Tidløs silicium i hele Mælkevejen kan indikere en velblandet galakse

Når galakser ældes, nogle af deres grundlæggende kemiske elementer kan også vise tegn på ældning. Denne aldringsproces kan ses som visse atomer "tager lidt vægt på, "hvilket betyder, at de ændrer sig til tungere isotoper - atomer med yderligere neutroner i deres kerner.

Overraskende, nye undersøgelser af Mælkevejen med National Science Foundations (NSF) Green Bank Telescope (GBT) i West Virginia, fandt ingen sådan ældningstendens for elementet silicium, en grundlæggende byggesten i hele vores solsystem. Dette "tidløse" udseende kan betyde, at Mælkevejen er mere effektiv til at blande sit indhold end tidligere antaget, derved maskerer de tegn på kemisk aldring.

Når massive første generations stjerner i unge galakser slutter deres liv som voldelige supernovaer, de fylder kosmos med såkaldte primære isotoper-elementer som ilt, kulstof, og silicium med en balance mellem neutroner og protoner i deres kerner.

"Massive stjerner er de kedler, hvor tunge elementer som silicium er fremstillet, "sagde Ed Young, en forsker ved University of California i Los Angeles og forfatter på en undersøgelse, der optræder i Astrofysisk Journal . "Første generations stjerner laver silicium 28-en isotop med 14 protoner og 14 neutroner i sin kerne. Over milliarder af år, senere generationer af stjerner er i stand til at skabe de tungere silicium 29 og 30 isotoper. Når disse senere generations stjerner eksploderer som supernovaer, de tungere isotoper sprænges i det interstellare medium, subtilt at ændre galaksens kemiske profil. "

Astronomer kan ikke direkte måle disse langsigtede kemiske ændringer. De kan, imidlertid, gør det næstbedste:at måle den tilsyneladende modning af isotoper fra udkanten af ​​vores galakse mod dens centrum.

Da der er en større koncentration af stjerner, jo tættere du kommer på midten af ​​Mælkevejen, herunder massive stjerner, der slutter på deres liv som supernovaer, astronomer forventer at finde en større procentdel af tungere isotoper blandt elementerne der.

Tidligere radioteleskopundersøgelser af kulstof- og iltatomer i Mælkevejen gav noget tegn på, at der faktisk er en stabil udvikling fra lette til tunge isotoper, jo tættere du bevæger dig mod det galaktiske centrum.

Mellemliggende interstellare skyer, imidlertid, gjort disse observationer vanskelige, og resultaterne var ubetingede.

"Der var nogle fristende hints i tidligere undersøgelser om, at kulstof- og oxygenisotopforhold skiftede som forventet. Men det var svært at redegøre for materialet i det interstellare medium, så vi var usikre på, hvor pålidelige disse data var, "sagde Young." Silicon, som detekteret i molekyler af siliciummonoxid, har en spektral signatur, der gør det meget lettere at redegøre for støv og gas i vores galakse. Vi var derfor nødt til at gøre færre antagelser, end det var nødvendigt for undersøgelserne for ilt og kulstof. "

Ved hjælp af 100-meters GBT, astronomerne undersøgte store dele af Mælkevejen, startende fra området nær vores sol og derefter bevæger os helt mod det galaktiske centrum. I hver region, de sonderede de radiospektre, der naturligt udsendes af siliciummonoxidmolekyler. Forskelle i siliciumisotoper vil blive betragtet som subtile ændringer i radiospektrene.

Modsat deres forventninger, forskerne fandt ingen af ​​den forventede gradient i isotopforholdene.

"Der var ingen tegn på en gradient, "sagde Nathaniel Monson, medlem af forskerholdet og en kandidatstuderende ved UCLA. "Det var lidt overraskende. Vi skal muligvis revurdere, hvad vi tror, ​​vi ved om vores galakse."

Disse data kan betyde, at Mælkevejen er bemærkelsesværdig effektiv til at blande sit materiale, cirkulerende molekyler og atomer fra det galaktiske centrum ud i galaksens spiralarme og ryg. Det er også muligt, at type 1a -supernovaer - som dannes i binære systemer, når en hvid dværgstjerne stjæler for meget materiale fra sin ledsager og detonerer - frembringer en overflod på Si 28 senere i en galakses levetid.

Hvis efterfølgende undersøgelser af kulstof og ilt er bedre i stand til at redegøre for tidligere usikkerheder og viser den samme mangel på gradient, det vil pege på blanding som det mest sandsynlige scenario.

"Der er meget ved galaksen, vi ikke forstår endnu, "konkluderede Young." Det er muligt, at yderligere undersøgelser med GBT vil lære os lidt mere om Mælkevejen. "